軟件開發(fā)方法與案例分析授課教師：劉偉電話件：bme_liuwei@163.comliuwei@QQ：1071271580辦公室：長安校區(qū)東區(qū)教研樓FZ136室

（軟件工程系辦公室）西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐5.圖像處理的實現(xiàn)圖像基本的變換、代數(shù)運算圖像的特征計算、圖像分類圖像的顯著性分析圖像加噪、濾波、銳化等西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像的特征計算圖像特征可分為“通用特征”和“領(lǐng)域特征”。前者包括顏色、紋理、形狀和空間關(guān)系等特征，又可分為全局特征和局部特征；后者是指與特定應用領(lǐng)域緊密相關(guān)的特征，需要使用這些領(lǐng)域的知識。比較典型的應用有人臉特征、指紋特征等。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像的統(tǒng)計特征計算（1）基本特征：矩（2）其他特征：直方圖西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐“直方圖”的計算直方圖：描述了圖像中的像素點的分布情況。它只關(guān)心各種類型像素點的個數(shù)，不關(guān)心像素點的空間位置?；叶戎狈綀D：灰度圖像的直方圖彩色圖像的灰度化西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐彩色圖像的灰度化算法在RGB模型中，如果R=G=B時，則彩色表示一種灰度顏色，其中R=G=B的值叫灰度值。顯然灰度圖像每個像素只需一個字節(jié)存放灰度值（又稱強度值、亮度值），灰度范圍為0-255。一般有以下四種算法對彩色圖像進行灰度化：西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐（1）直接選取R、G、B任意一種顏色通道的值作為最終灰度圖像。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐（2）將彩色圖像中每個像素點的三分量亮度的最大值作為對應灰度圖像素的灰度值。（3）將彩色圖像中的三分量亮度求平均得到一個灰度值：G=（R+B+G）/3

這是最常用的一種做法。（4）根據(jù)重要性及其它指標，將三個分量以不同的權(quán)值進行加權(quán)平均。由于人眼對綠色的敏感最高，對藍色敏感最低，因此，按下式對RGB三分量進行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像：G=0.30xR+0.59xG+0.11xB西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐實驗結(jié)果西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像的直方圖特征示例西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像的不同灰度化方法對應的直方圖特征計算結(jié)果西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐直方圖是一種重要的特征，它反映的是一種數(shù)據(jù)統(tǒng)計指標。不但可以基于像素值計算，也可以基于其他視覺或非視覺特征計算（后續(xù)介紹中會舉例說明）。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐彩色圖像的顏色特征計算（1）基本特征：矩（2）其他特征：直方圖西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐彩色圖像的顏色空間及其轉(zhuǎn)換RGB、HSV、L*a*b西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐顏色空間轉(zhuǎn)換西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HSV顏色空間西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐矩陣分塊和顏色特征計算西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐計算顏色矩特征西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像及其HSV顏色直方圖特征西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐全局特征：指處理整幅圖像得到一個特征，一般是把圖像內(nèi)容表示為一個d維向量，這樣可以將圖像映射為d維空間中的一個點。已經(jīng)有大量的算法。局部特征：采用所謂的顯著點或興趣點檢測器，處理圖像得到一些能反映圖像內(nèi)容的特征點，然后對這些特征點進行處理以得到圖像特征。

全局特征or局部特征？西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐需要計算一幅圖像的全局特征嗎？得到局部區(qū)域西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐經(jīng)典的做法：通過圖像分割技術(shù)得到局部區(qū)域。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐圖像的關(guān)鍵或者主要信息應該儲存在圖像的某些區(qū)域中–

顯著性區(qū)域或者感興趣區(qū)域。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐基于視覺感知機理的算子應該可以取得更好的結(jié)果？西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐視覺注意計算模型及FOA的演示西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐視覺注意中的隱性誤導變化盲視（changeblindness），它是指觀察者面對存在多樣事物的情景時，無法注意到情景中的某些事物與此前的有所不同。這種變化既可能是可預期的，也可能是不可預期的。它的主要特征是，除非觀察者把變化前后的狀態(tài)直接進行比較，否則在任何時刻觀察整個場景，這種變化都不會被發(fā)現(xiàn)。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐changeblindnessdemo西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐changeblindnessdemo西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐還有一種隱性誤導叫做無意盲視（unattentionalblindness），它與變化盲視不同，并不需要人們把現(xiàn)在的場景與記憶中的場景進行比較。無意盲視是指人們對一些出乎意料的事物視而不見。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐非注意盲視演示西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐通過視覺注意計算模型自動得到感興趣區(qū)域后，即可計算該區(qū)域上的特征（顏色、紋理、形狀、區(qū)域等等），即為感知特征。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐關(guān)于顯著性直方圖，需要說明的是：（a）由上述算法可以看出，生成的顯著性直方圖各柄像素數(shù)之和不再是圖像中像素數(shù)的總和，而變?yōu)閳D像中顯著性高的像素數(shù)總和；（b）根據(jù)不同的視覺特征類型可以生成不同的顯著性直方圖，如各種顏色、紋理和形狀特征的顯著性直方圖；由上圖可以看出，顯著性直方圖更加突出了圖像中的顯著性區(qū)域。上圖中幾個峰值部分即對應圖像中的顯著性區(qū)域。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐引入可以記錄人類認知活動的儀器，比如眼動儀、腦電儀等。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐視覺注意與眼動西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐進行眼動研究的原因眼睛是心靈的窗口-研究眼動的出發(fā)點。眼睛注視點隨人的意愿自由移動。眼睛駐留在某處以給思維提供充分的信息。眼睛能快速找到新異刺激位置，并能平滑跟蹤刺激運動。眼動和掃描路徑是視覺信息提取過程中心理加工過程的一個很好指標。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐眼動數(shù)據(jù)的采集–眼動儀頭盔式頭托式遙測式眼動儀生產(chǎn)的主要廠家：加拿大SRResearch公司、美國ASL公司、德國SMI公司西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐眼動數(shù)據(jù)指標眼動軌跡注視時間瞳孔變化感興趣區(qū)域西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐眼動儀應用駕駛眼動數(shù)據(jù)采集Web頁面設(shè)計西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐基于眼動感知信息的彩色圖像感興趣區(qū)域（ROI）提取算法圖像的感興趣區(qū)域檢測，圖像的顯著性分析通過計算模型自動分析圖像中的ROI，只是對人眼視覺注意機制的一種模擬和近似，其分析結(jié)果往往并非是人真正感興趣的區(qū)域，也不能客觀反映出不同個體對同一幅圖像的ROI的差異性?！把劬κ切撵`的窗戶”，如果能用眼動跟蹤設(shè)備（如眼動儀）記錄下圖像的觀察者（被試）在瀏覽圖像時的眼動感知信息（如注視點位置、注視點停留時間、瞳孔直徑等），那么這些數(shù)據(jù)能更真實地揭示被試在瀏覽圖像時的主觀感知活動。通過分析這些數(shù)據(jù)后所得到的圖像ROI就是被試真正感興趣的區(qū)域。此外，針對同一幅圖像，經(jīng)眼動儀記錄的不同被試的眼動數(shù)據(jù)也可以反映出不同個體之間的主觀認知差異。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐實驗設(shè)備：ASLH6頭戴式單目眼動跟蹤系統(tǒng)實驗場景被試佩戴ASL-H6眼動儀頭盔瀏覽自然圖像時的情形，其身后放置一個電磁式頭部運動補償裝置，使被試瀏覽圖像時可以在一定范圍內(nèi)自由活動頭部。西安郵電大學計算機學院軟件項目開發(fā)實踐實驗目的：通過被試瀏覽自然圖像，采集瀏覽時的眼動數(shù)據(jù)，計算基于眼動數(shù)據(jù)的圖像顯著性區(qū)域。實驗設(shè)置和流程如下：被試在實驗前未瀏覽過圖像庫中的任何圖像，實驗時圖像隨機呈現(xiàn)。圖像顯示設(shè)備為22英寸的DELL寬屏液晶顯示器，分辨率為800×600。實驗中圖像顯示在屏幕中央，被試瀏覽圖像結(jié)束后，閉眼表示一